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Exposición laboral a nanopartículas y partículas ultrafinas generadas en
procesos industriales.
Título del entregable:
E1. Procesos industriales potencialmente generadores
de NPs y PUFs en la Comunidad Valenciana.
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Público / Restringido / Confidencial
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Paquete de
trabajo PT1 Acción T1.1
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del paquete Unimat Prevención
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Contenido
1. Introducción y objetivos .................................................................................................. 3
2. Procesos industriales potencialmente generadores de PGNPs ..................................... 4
2.1. Procesos térmicos potencialmente generadores de PGNPs ............................................ 5
2.2. Procesos mecánicos potencialmente generadores de PGNPs ......................................... 8
3. Categorías Económicas potencialmente expuestas a PGNPs en la Comunidad
Valenciana ..................................................................................................................... 10
4. Bibliografía ..................................................................................................................... 14
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1. Introducción y objetivos
El creciente estudio de la exposición a nanopartículas (NPs; Dp<100nm) en ambientes laborales
ha puesto de manifiesto que además de la propia fabricación y manipulación de materiales
nanométricos manufacturados (MNMs), existen otras fuentes que pueden contribuir a la
exposición global a NPs. Entre estas fuentes se identifican determinados procesos industriales
de alta energía, tanto térmicos como mecánicos, denominándose a las partículas asociadas a los
mismos como NPs generadas en proceso (PGNPs) (van Broekhuizen, 2012). Otras fuentes de
emisión, relacionadas con el lugar de trabajo, pueden incluir las NPs liberadas a partir de
materiales convencionales que contienen una fracción significativa de partículas de tamaño
nano, las cuales pueden liberarse cuando se manipula dicho material en estado seco. Estas
partículas se las conoce como la fracción de NPs presentes en compuestos convencionales
(FCNPs) (van Broekhuizen, 2017). Adicionalmente, la exposición a NPs en ambientes de trabajo
puede verse afectada por la contribución del fondo exterior, como, por ejemplo, la contribución
del tráfico rodado.
Por consiguiente, la evaluación de la exposición ocupacional a NPs no está sujeta únicamente al
estudio de las MNMs, sino que es un reto más generalizado, considerándose necesario
incorporar la identificación y caracterización de las PGNPs y las FCNPs para una correcta
evaluación del riesgo en el lugar de trabajo (SER 2012). En este sentido, existen estudios que
muestran que las concentraciones de PGNPs y FCNPs pueden llegar a ser superiores a las
concentraciones de MNMs en algunos ambientes de trabajo (Broekhuizen et al., 2017). No
obstante, la caracterización de esta mezcla heterogénea de NPs en el aire es compleja y puede
complicar la evaluación del riesgo (van Broekhuizen, 2017).
Una mejora del conocimiento sobre la exposición laboral a PGNPs, objeto de estudio del
presente proyecto, presenta un elevado interés científico y social, como consecuencia de que
este tipo de NPs son susceptibles de estar presentes en multitud de procesos industriales
altamente energéticos. Alguno de estos procesos puede presentar una emisión continua
durante la jornada laboral, lo que puede implicar que se produzca una alta concentración de NPs
en el lugar de trabajo si no existe un sistema de ventilación bien diseñado (Broekhuizen et al.,
2017).
Por ejemplo, estudios previos sobre emisiones de NPs en el proceso cerámico indican que
durante la fabricación de cerámicas tradicionales se registraron concentraciones de NPs
significativas en la etapa de cocción (1.4x105 – 2.5 x105 #/cm3) (Voliotis et al 2014). Asimismo, la
sinterización y ablación de productos cerámicos mediante láser también han sido identificados
como procesos significativos, registrándose concentraciones de NPs superiores a 9 x105 #/cm3
(Fonseca et al., 2015).
Esta situación puede conducir a exposiciones crónicas de los trabajadores si no se controlan
adecuadamente este tipo de emisiones y se establecen medidas de mitigación apropiadas,
siendo actualmente una prioridad el control de los riesgos derivados de la exposición laboral a
NPs. Así lo señala la Estrategia Española de Seguridad y Salud en el Trabajo 2015-2020, en la que
se establece la necesidad de promover la investigación, con el fin de detectar colectivos y
actividades expuestas a estos riesgos y establecer programas reglados de vigilancia de los
trabajadores expuestos. Los efectos adversos sobre la salud se han relacionado con la capacidad
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que presentan este tipo de partículas para llegar a las regiones más profundas del tracto
respiratorio (Landrigan et al., 2017).
En esta línea de trabajo, se están realizando actualmente esfuerzos, con el objetivo de obtener
información sobre niveles de exposición bajo condiciones reales de operación, sobre toxicología
específica de NPs para poder establecer la relación causa-efecto a su exposición y sobre la
determinación de la eficacia de medidas correctoras para mitigar su impacto. Sin embargo, aún
se está lejos de poder realizar una evaluación de riesgos cuantitativa apropiada, de acuerdo con
lo establecido en el Real Decreto 374/2001 sobre la protección de la salud y seguridad de los
trabajadores contra los riesgos relacionados con los agentes químicos durante el trabajo y la
guía técnica correspondiente.
Por otro lado, en la actualidad también se están evaluando herramientas de predicción, como
por ejemplo modelos teóricos basados en la aplicación de balances de materia, y herramientas
de evaluación de riesgos por exposición a agentes químicos. Sin embargo, debido a su relativa
novedad, su uso y aplicación para NPs se encuentran a día de hoy bajo discusión, por lo que
existe la necesidad de evaluar la validez de estas herramientas en escenarios industriales bajo
condiciones reales de operación.
Por todo ello, el proyecto PGNANO propone un enfoque integrado de la salud y seguridad laboral
en procesos altamente energéticos, tanto mecánicos como térmicos, con el objetivo de
cuantificar la contribución de las emisiones de PGNPs y evaluar la exposición abordando los
mecanismos de emisión, toxicidad y propiedades fisicoquímicas de las partículas emitidas, así
como las medidas de mitigación para minimizar la exposición. Asimismo, se pretende contribuir
en la validación de los modelos de predicción a NPs a través de los estudios a escala industrial y
demostrar qué herramientas son las más adecuadas para el control de la exposición a nivel
industrial.
2. Procesos industriales potencialmente generadores de PGNPs
La identificación de procesos industriales potencialmente generadores de PGNPs se ha llevado
a cabo mediante una exhaustiva revisión bibliográfica de artículos científicos, proyectos, guías,
etc., relacionados con la materia. Esta revisión ha permitido conocer los procesos industriales
altamente energéticos, tanto térmicos como mecánicos, capaces de generar PGNPs en
ambientes laborales.
La Figura 1 muestra las concentraciones máximas de PGNPs generadas durante la ejecución de
una serie de operaciones altamente energéticas, que de forma habitual se desarrollan en
multitud de procesos industriales comunes. De forma general, estos procesos pueden
clasificarse en:
- Procesos térmicos: combustión, soldadura, fundición, retractilado, corte por plasma,
pulverización por plasma, ablación láser, sinterización láser, grabado láser, impresión
3D, fabricación de productos de caucho, fabricación de tubos fluorescentes, etc.
- Procesos mecánicos: trituración, abrasión, esmerilado, corte, taladrado, moldeo,
asfaltado, pulido, lijado, etc.
A continuación, se describe el comportamiento de los principales procesos térmicos y mecánicos
en cuanto a la generación de PGNPs.
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Figura 1: Resumen de la liberación máxima de PGNPs, (#/cm3) medidos en diferentes actividades habituales en la
industria. Eje Y: fuente / composición / diámetro medio. MeOx = óxidos metálicos; PD = productos de degradación;
n.d.= no determinado; div. = diverso. (Fuente: van Broekhuizen et al., 2012b)
2.2 Procesos térmicos potencialmente generadores de PGNPs
Soldadura de metales:
Las diferentes técnicas de soldadura existentes presentan tamaños promedio de PGNPs en
diferentes rangos. Por ejemplo, la soldadura manual de arco de metal protegido (MMAW), la
soldadura por gas inerte de metal (MIG), y la soldadura de metal con gases activos (MAG),
identificadas como técnicas que emiten mayores concentraciones en masa, presentaron un
tamaño promedio de PGNPs entre los 100-200nm. En cambio, las técnicas TIG (Tugsten Inert
Gas) y RSW (soldadura por puntos de resistencia), comúnmente consideradas técnicas “limpias”,
registraron un diámetro promedio de PGNPs inferior a 50 nm (Brand et al., 2012; Lehnert et al.,
2012).
En lo que respecta a las concentraciones de PGNPs, Brand et al. (2012) concluyó que las
diferentes técnicas de soldadura estudiadas registraron valores promedios similares
(2X106#/cm3), con la excepción de la soldadura por láser que registró concentraciones un orden
de magnitud mayor (valor promedio 5x107#/cm3).
Graczyk et al. (2016) confirmó la elevada emisión de PGNPs durante la soldadura TIG, ya que se
registraron concentraciones en la zona de respiración del trabajador de 1,7x106#/cm3, con un
tamaño medio de 45nm.
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Finalmente, cabe destacar que la IARC (Agencia Internacional de Investigaciones sobre el
Cáncer) ha clasificado los humos de soldadura como cancerígenos de Grupo 2B (posible
cancerígeno para humanos) (IARC, 1990).
Soldadura plásticos, retractilado e impresión 3D:
La soldadura de materiales plásticos semiacabados se describe como el proceso de unión por
efecto del calor y la presión de las superficies ablandadas. Estudios científicos mostraron
concentraciones de PGNPs elevadas asociadas al proceso de soldadura de plásticos (4x106
#/cm3) (Wake et al., 2002).
Durante el calentamiento de plásticos retractiles mediante aporte de calor directo, Zilaout et al.
(2013) registró concentraciones de PGNPs superiores a 1x106 #/cm3, con diámetro medio de
57nm. El origen de estas partículas se asocia al proceso de degradación de los plásticos, y al
propio proceso de combustión.
Stephens et al. (2013) estudió la formación de PGNPs durante la impresión 3D de dos tipos de
termoplásticos, alcanzándose un valor máximo de concentración de 1,4x104 #/cm3, con una
distribución granulométrica entre 11 y 116 nm.
Motores:
El uso de motores diésel es una práctica ampliamente extendida en el interior de instalaciones
industriales (Gaines et al., 2008). Salmatonidis et al. (2019) registró niveles de PGNPs de
1,1x105#/cm3, con un diámetro medio de 39 nm, en el interior de una planta industrial mientras
circulaban carretillas elevadoras con motor diésel. La sustitución de carretillas de motor diésel
por motores eléctricos mostró una reducción en la concentración de PGNPs del 92%.
Respecto a las distribuciones granulométricas asociadas a motores diésel, Burstcher et al. (2005)
determinó que las partículas primarias presentaban un rango entre 15-40 nm, y los aglomerados
entre 60-100 nm. Por otra parte, Taxell and Sartonen et al. (2016), determinaron que más del
90% de las partículas presentaban un tamaño inferior a 30 nm.
En 2013, la IARC clasificó los gases de escape de los motores diésel como cancerígenos para los
seres humanos (Grupo 1), basándose en la evidencia de una asociación causal entre la
exposición a gases de los motores diésel y el incremento de riesgo al cáncer de pulmón en los
humanos (IARC, 2013).
En cuanto al uso de motores eléctricos, se registraron concentraciones en número superiores a
3x105#/cm3(Scymczak et al., 2007). Los motores estudiados generaron PGNPs durante el
deslizamiento de las escobillas de grafito sobre las barras de contacto del conmutador. Las
PGNPs emitidas fueron ricas en cobre. El uso de motores eléctricos sin escobillas no registra
emisiones de PGNPs (Kim et al., 2014).
Técnicas láser:
Los estudios realizados sobre la generación de PGNPs asociada al uso de técnicas láser incluyen
la conservación y limpieza de obras de arte (de materiales como el papel, el metal, la piedra,
etc.), el grabado, la ablación y la sinterización de piezas cerámicas, y la impresión.
En trabajos de restauración de obras de arte, Barcikowki et al. (2007) observó como el diámetro
medio y la generación de PGNPs dependían en gran medida de los parámetros de
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funcionamiento del láser, así como del material tratado. Se observó que el 78% de las partículas
emitidas presentaba un rango entre 30-100nm al aplicarse una mayor energía de pulso.
Durante el grabado de tubos de aluminio por láser se registraron concentraciones elevadas de
PGNPs, alcanzándose niveles máximos en torno a 3x106#/cm3 (Zilaout et al., 2013).
En procesos de ablación y sinterización láser de piezas cerámicas a escala piloto, se registraron
valores promedio de PGNPs próximos a 1x106#/cm3 y con un diámetro medio de 18 nm (Fonseca
et al., 2015). A escala industrial, se alcanzaron valores máximos alrededor de 6x105 #/cm3
durante la ablación láser de piezas cerámicas ya cocidas, con un tamaño medio de partícula de
109 nm (Salmatonidis et al., 2019).
Los niveles de PGNPs obtenidos durante el uso de impresoras láser fueron del orden de
2,5x105#/cm3 (Koivisto et al., 2010).
Recubrimiento por plasma atmosférico:
Viana et al. (2017) determinó durante el uso de plasma atmosférico en una planta piloto
concentraciones de PGNPs, en la zona del trabajador, superiores a 2x106#/cm3 y con un
diámetro de partícula entre 33-48nm.
En el estudio realizado por Salmatonidis et al. (2019) se registraron concentraciones de PGNPs
entre 3,7x105#/cm3 y 1,5x106#/cm3 en la zona de operación del plasma y entre 3,3x103#/cm3 y
5,4x104#/cm3 en la zona habilitada para el trabajador, asociadas a diferentes escenarios de
exposición. El tamaño de partícula obtenido fue entre 23 y 59 nm en ambas zonas de estudio.
Cocción de productos cerámicos:
Las emisiones de PGNPs caracterizadas durante la cocción de cerámicas tradicionales, en un
taller artesanal, presentaban concentraciones de PGNPs significativas (1,4x105 – 2,5 x105 #/cm3)
(Voliotis et al 2014).
Salmatonidis et al. (2019) evaluó las emisiones de PGNPs asociadas a la cocción de baldosas
cerámicas, en una planta industrial bajo condiciones reales de operación. Las medidas se
realizaron en dos hornos de distinta tecnología y que presentaban una antigüedad < 10 años y
< 2 años. En el horno de mayor antigüedad (< 10 años) se registraron las concentraciones más
elevadas (8x105#/cm3) en la zona de máxima temperatura, mientras que en el horno más nuevo
(< 2 años) las concentraciones fueron menores (1,6x105#/cm3), manteniéndose estables durante
el ciclo de cocción completo.
Fundición de metales:
La fusión de metales y la posterior operación de vertido han sido identificadas como las
principales fuentes de emisión de PGNPs en una planta de fundición, registrándose
concentraciones entre 1,9x104 y 3,5x106 #/cm3 (Evans et al., 2008).
El análisis por microscopía de partículas emitidas en un proceso de fundición mostró partículas
de morfología irregular, con un tamaño inferior a 100 nm y ricas en Si, Fe, Mg, Mn y Al (Blamey
et al., 2016).
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Fabricación de productos de caucho:
La fabricación de productos de caucho, a partir del reciclado de neumáticos, registró
concentraciones de PGNPs de 3x105#/cm3 asociadas principalmente a la etapa de curado (Kim
et al., 2013). La caracterización química de las muestras presentaba partículas ricas en C, Si y S
y en metales pesados como el Zn, Fe y Mn.
Por otro lado, Zilaout et al. (2013) registró niveles de PGNPs superiores a 3x106#/cm3 durante la
etapa de extrusión de caucho, siendo esta una de las operaciones más significativas del proceso
de fabricación del caucho en cuanto a la generación de PGNPs.
2.2 Procesos mecánicos potencialmente generadores de PGNPs
Pulido:
Los resultados del estudio realizado sobre la emisión de PGNPs durante el proceso de pulido de
distintas superficies (madera dura, aluminio, acero, PTFE, cerámica y granito) con una
herramienta rotativa, muestran que las PGNPs se forman por vaporización o combustión del
material pulido, alcanzándose concentraciones máximas de 104-105 #/cm3 para un tamaño de
partícula en torno a los 10 nm (Zimmer et al., 2002).
Lijado:
Durante el lijado profesional se registraron concentraciones máximas de PGNPs de 6x104 #/cm3,
presentando una composición similar al material de la matriz (Gohler et al., 2010; Vorbau et al.,
2009). No se observó una diferencia significativa entre los recubrimientos que contienen y los
que no contienen aditivos con NPs.
Otro estudio (Gohler et al., 2013) muestra que el material, la composición y el estado de la
muestra, y el tipo de tratamiento mecánico tienen un efecto significativo sobre la generación de
partículas. Por ejemplo, los recubrimientos artificiales intemperizados mostraron, en el caso del
lijado, una mayor liberación de PGNPs que las muestras no intemperizadas.
Koponen et al. (2009) evaluó la emisión de PGNPs durante el lijado de tableros de fibra de
densidad media, mediante máquinas manuales eléctricas. Estos tableros estaban barnizados con
pinturas que incorporaban nanomateriales en su composición (una pintura con NPs de carbón y
otra de TiO2). En el muestreo se identificaron picos de concentración para un tamaño de
partícula < 20nm y de 200 nm. Las partículas < 20nm se asociaron al motor eléctrico de la
lijadora, mientras que las partículas de 200 nm presentaban una combinación de partículas del
motor eléctrico y de la propia matriz.
En el lijado de las piezas de poliéster se han determinado concentraciones en número de PGNPs
de 2x106 #/cm3, con un diámetro promedio de 38 nm (Zilaout et al., 2013).
Finalmente, durante el raspado de una pintura con llana de dientes y con lija se registraron
concentraciones medias de 1,8x104 y 8,5x103 #/cm3 respectivamente, con tamaños medio de
partícula de 60 y 80 nm. En el caso del lijado de una pintura fotocatalítica con nanopartículas de
TiO2 se obtuvo una concentración media de 8.6x103 #/cm3 y un diámetro medio de 60 nm
(INSSBT, 2017).
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Esmerilado:
El esmerilado de aluminio con una sierra de cinta abrasiva a velocidades relativamente bajas
generó una gran fracción de partículas ultrafinas (96%), registrándose concentraciones en
número superiores a 1,3x105#/cm3 (Elihn et al., 2009).
Fabricación de núcleos y moldeo:
El 90% de las partículas generadas durante la fabricación de núcleos y el moldeo de metales
presentó un tamaño nanométrico (22- 48 nm), alcanzándose concentraciones en el rango de 2,5
- 7,5x104 #/cm3 (Elihn et al., 2009). Es probable que estas partículas se originen durante la
fundición y el llenado de metal fundido en moldes.
Operaciones de corte con radial en el sector de la construcción:
En lo que se refiere al corte de diferentes materiales se procedió a estudiar el corte con radial
portátil y con sierra radial fija. Se estudiaron diferentes materiales: mortero de albañilería y
morteros fotocatalíticos que incorporan nanomateriales en su composición.
En el caso del corte con radial portátil se obtuvieron concentraciones medias en el rango de 1-
4x104 #/cm3 con diámetros medios entre 60-120 nm (INSSBT, 2017). Con radial fija se registraron
concentraciones inferiores a 5x103 #/cm3 y un diámetro medio próximo a 90 nm (INSSBT, 2017).
Aplicación de pinturas con pistola:
En el estudio de la exposición a PGNPs durante la aplicación por pulverizado de diferentes tipos
de pinturas y recubrimientos se registraron concentraciones medias en el rango de 9x103 y
5x104#/cm3, alcanzándose las concentraciones más elevadas durante el pulverizado de un
recubrimiento fotocatalítico con NPs de TiO2 (1.5% de concentración máxima) (INSSBT, 2017).
Corte y taladrado de hormigón:
Los resultados del trabajo de investigación desarrollado por Azarmi et al. (2014), muestran que
durante el desarrollo de actividades de corte de hormigón se produce una mayor liberación de
nuevas partículas en comparación con otras actividades como el taladrado de hormigón o el
mezclado de hormigón fresco (incorporando cemento Portland con escoria granulada y cenizas).
En concreto, se obtuvieron valores de concentración de PGNPs >6x105#/cm3, con un 85% de su
distribución granulométrica en el rango de 5-30 nm.
En otro estudio se obtuvo una emisión media de 2,2x104 #/cm3 asociada al corte de hormigón,
registrándose picos de concentración entre 5x104 - 1x105 #/cm3, y un diámetro medio de
partícula de 98 nm (Elihn et al., 2009).
Trabajos en carreteras asfaltadas:
Los operarios encargados de pavimentar y realizar operaciones de mantenimiento en carreteras
se encuentran expuestos principalmente a hidrocarburos aromáticos, a óxidos de nitrógeno y a
partículas en la fracción micro y nanométrica.
De acuerdo con el estudio realizado por Elihn et al. (2008) las PGNPs se originan principalmente
durante el proceso de asfaltado (concentración media 3,4x104 #/cm3 y diámetro medio 70 nm)
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y por la circulación de vehículos con motor diésel (15-50 nm; Gidhagen et al., 2005; Wehner et
al., 2002).
Además, los estudios llevados a cabo en las instalaciones de una planta de asfalto muestran que
el propio asfalto caliente es una fuente de emisión de PGNPs, registrándose picos de
concentración entre 1,5 - 2,5x105 #/cm3 durante la operación de llenado con asfalto caliente.
3. Categorías Económicas potencialmente expuestas a PGNPs en
la Comunidad Valenciana
La exhaustiva revisión bibliográfica llevada a cabo ha permitido describir los procesos altamente
energéticos, tanto térmicos como mecánicos, potencialmente generadores de PGNPs. Con el
objetivo de identificar cuáles de estos procesos tienen lugar en el tejido empresarial de la
Comunidad Valenciana, en primer lugar, se han identificado las principales Categorías
Económicas que realizan su actividad en la misma (Tabla 1).
Tabla 1: Número de empresas de la Comunidad Valenciana agrupadas por código CNAE (Fuente: DIRCE)
Nº de Empresas 2019
CNAE (10+11+12): Industria de la alimentación, bebidas y tabaco 2518
CNAE (13+14): Industria textil y confección 2423
CNAE 15: Industria del cuero y del calzado 2534
CNAE (16+31): Industria de la madera y fabricación de muebles 2690
CNAE (17+18): Industria del papel y Artes gráficas 1783
CNAE (19+20+21): Industria química, refino petróleo e industria farmacéutica
584
CNAE 22: Fabricación de productos de caucho y plásticos 908
CNAE 23: Fabricación de otros productos minerales no metálicos 1286
CNAE (24+25+26+27+28+33): Industrias del metal 7281
CNAE 29: Fabricación de vehículos de motor, remolques y semirremolques
134
CNAE 30 Fabricación de otro material de transporte 76
CNAE 32: Otras industrias manufactureras 1283
La información recogida en la Tabla 1 muestra un elevado número de empresas relacionadas
con la industria del metal, conformada por: fabricación de productos de hierro, acero y
ferroaleaciones (CNAE 24), fabricación de productos metálicos (CNAE 25), fabricación de
productos informáticos, electrónicos y ópticos (CNAE 26), fabricación de material y equipo
eléctrico (CNAE 27), fabricación de maquinaria y bienes de equipo (CNAE 28) y reparación e
instalación de maquinaria (CNAE 33).
En conclusión, la Comunidad Valenciana cuenta con grandes sectores y agrupaciones sectoriales,
siendo los más significativos el sector metal, automóvil, alimentación, cerámico, químico,
plástico, calzado y textil-confección.
Respecto a la ocupación industrial, la industria de la Comunidad Valenciana representa el 18,2%
del total de ocupados industriales en España. Cuenta con 382.400 ocupados en el tercer
trimestre de 2019 (EPA (Encuesta Población Activa)), mientras que, en lo que respecta a las cifras
que ofrece la Seguridad Social (afiliados por cuenta ajena, suelen presentar valores menores a
los de la EPA por la no contabilización de los autónomos en la industria y la posible ocupación
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sumergida), se han constatado 280.770 ocupados industriales en 2019 (tercer trimestre). La
Tabla 2 muestra el número de ocupados agrupados por actividades (código CNAE) para el último
trimestre de 2019.
Tabla 2: Afiliados Seguridad Social: Industria - por ramas de actividad (Fuente: Servei de Coordinació, Planificació i
Difusió Estadística – GVA)
Agrupación de actividades (sólo trabajadores por cuenta ajena)
Afiliados Seguridad Social
2019
CNAE (10+11+12): Industria de la alimentación, bebidas y tabaco 38154
CNAE (13+14): Industria textil y confección 16647
CNAE 15: Industria del cuero y del calzado 17725
CNAE (16+31): Industria de la madera y fabricación de muebles 15290
CNAE (17+18): Industria del papel y artes gráficas 13548
CNAE (19+20+21): Industria química, refino petróleo e industria farmacéutica
16352
CNAE 22: Fabricación de productos de caucho y plásticos 16534
CNAE 23: Fabricación de otros productos minerales no metálicos 25899
CNAE (24+25+26+27+28+33): Industrias del metal 50462
CNAE 29: Fabricación de vehículos de motor, remolques y semirremolques
16865
CNAE 30 Fabricación de otro material de transporte 1865
CNAE 32: Otras industrias manufactureras 5033
Observando los valores de la Tabla 2 es posible apuntar que los tres sectores con mayor número
de ocupados son la agrupación de la industria del metal (CNAE 24, 25, 26, 27, 28 y 33), de la
industria de alimentación, bebidas y tabaco (CNAE 10, 11 y 12), y de la fabricación de productos
minerales no metálicos (CNAE 23).
La información recogida en la Tabla 1 y 2 se ha utilizado como base para la selección de los
procesos industriales a estudiar en el presente proyecto, con el fin de evaluar la exposición
laboral de los trabajadores potencialmente expuestos a PGNPs en la Comunidad Valenciana. Por
tanto, los sectores de mayor interés son el sector metal, alimentación y cerámico.
Entre estos tres sectores, principalmente el proyecto se centrará en el estudio de los procesos
industriales que se desarrollan dentro del sector metal, y que han sido identificados como
potencialmente generadores de PGNPs en el apartado 2 del presente entregable, ya que el
sector alimentación a priori no presenta procesos altamente energéticos y el sector cerámico ha
sido ampliamente estudiado en el proyecto CERASAFE.
Debido a la imposibilidad de tratar todos los procesos existentes en empresas del sector de
tratamiento de superficies metálicas, se ha realizado una selección, atendiendo al grado de
implantación de los mismos en empresas de la Comunidad Valenciana. Por otra parte, cada
proceso puede presentar diferentes modos de aplicación, dando lugar a diferentes subprocesos,
de los que se ha considerado las particularidades de mayor interés. Esta información se ha
obtenido de la guía PREVEN-METAL, elaborada conjuntamente por Unión de Mutuas y el
Instituto Tecnológico Metalmecánico (AIMME) para las industrias del sector metalmecánico de
la Comunidad Valenciana.
A continuación, se detallan los procesos industriales que presentan un mayor interés para su
evaluación experimental en entornos industriales bajo condiciones reales de operación:
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Soldadura TIG:
La soldadura TIG (Tungsten Inert Gas) se caracteriza por emplear un electrodo de tungsteno, no consumible, en atmósfera protectora de gas inerte. La TIG es la técnica de soldadura más utilizada para acero inoxidable de pequeños espesores, ya que, mediante esta técnica no se alcanzan temperaturas excesivamente elevadas del material, evitándose deformaciones del mismo.
El electrodo de tungsteno, habitualmente puro, puede contener pequeñas cantidades de zirconio o torio en porcentajes inferiores al 2%. Si es necesario el aporte de metal a la soldadura, se realiza de forma externa mediante una varilla.
Los gases más utilizados para la protección del arco son helio o argón, o una mezcla de ambos, aportados a través de una tobera en la torcha o pistola de soldadura.
Durante la realización de las tareas de soldadura TIG, los trabajadores pueden resultar expuestos a humos metálicos procedentes tanto del metal base como de las varillas de aportación, si se utilizan, y a gases procedentes de reacciones ambientales.
Los agentes químicos que pueden estar presentes en estas tareas de soldadura son:
Procedentes del material base: compuestos de cromo (III), compuestos de cromo (VI), compuestos inorgánicos insolubles de níquel, óxido de hierro (III) (Fe2O3), óxido de manganeso (IV) (MnO2).
Procedentes de las varillas de aportación: en general, serán los mismos agentes presentes en el material base, aunque también podrían contener pequeños porcentajes de otros materiales incluidos para mejorar características específicas.
Procedente de la acción de la radiación ultravioleta del arco sobre el oxígeno del aire: ozono (O3).
Soldadura MIG:
La soldadura MIG (Metal Inert Gas) es un proceso de soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible. El arco se produce mediante un electrodo formado por un hilo continuo y las piezas a unir, quedando este protegido de la atmósfera circundante por un gas inerte.
La soldadura MIG es un proceso versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas las posiciones. Este procedimiento es muy utilizado en espesores pequeños y medios en estructuras de acero y aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere un gran trabajo manual.
La soldadura por gas inerte de metal (MIG) utiliza un electrodo de metal que sirve como material
de relleno para la soldadura y se consume durante la soldadura.
El gas primario utilizado en la soldadura MIG es el argón, a menudo mezclado con dióxido de
carbono.
Durante la realización de las tareas de soldadura, los trabajadores pueden resultar expuestos a humos metálicos procedentes tanto del metal base como del revestimiento y de los electrodos utilizados. Los agentes químicos que pueden estar presentes en las tareas de soldadura MIG son:
1. Procedentes del material base y del alma del electrodo: óxido de hierro (III) (Fe2O3) y óxido de manganeso (IV) (MnO2).
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2. Procedentes del revestimiento del electrodo: Ácido: sílice amorfa (SiO2), Básico: fluorita (F2Ca), Rutilo: óxido de titanio (TiO2).
3. Procedentes del recubrimiento del material base: Galvanizado: óxido de cinc (ZnO), pintado con minio: monóxido de plomo (PbO) y tetraóxido de plomo (Pb3O4).
Mecanizado por Láser:
El mecanizado por láser se basa en la generación de un haz láser de elevada potencia, el cual es dirigido mediante un sistema de espejos de reflexión de alta precisión y una lente de enfoque convergente hacia la pieza a mecanizar. En la zona de incidencia del rayo se consigue una elevada densidad de energía térmica concentrada, que produce la fusión y volatilización del material.
El mecanizado por láser posibilita el mecanizado de figuras y piezas de pequeñas dimensiones, permitiendo obtener esquinas vivas y agujeros de pequeño diámetro.
Los principales procesos de mecanizado por láser son: taladro de agujeros, corte láser, abrasión, marcado por láser, ablación láser y soldadura láser. En estos procesos el operario se encuentra expuesto a la emisión de nanopartículas formadas principalmente por mecanismos de nucleación, fusión y ondas de choque.
Esmerilado y pulido:
El esmerilado / pulido tiene como objeto el alisamiento de superficies rugosas hasta la obtención
de superficies más planas, precisas y uniformes.
El esmerilado pretende suprimir las asperezas macroscópicas más irregulares. En función del
tamaño, de la dureza y del ligante del abrasivo, se elimina más o menos materia.
El pulido tiene por objeto la eliminación microscópica con la finalidad de obtener una superficie
alisada y uniforme, proporcionando a su vez brillo. Cabe destacar que durante el pulido no se
elimina materia, sino que se realiza simplemente un proceso de nivelación.
Para que la acción del abrasivo sea efectiva, el mineral debe encontrarse enlazado a un soporte
o solución que favorezca y optimice el proceso de esmerilado / pulido. Según la disposición del
abrasivo podemos encontrar: muelas, cintas abrasivas, pasta de pulir y abrasivos
tridimensionales (corindón artificial, carburo de silicio, etc.).
En la exposición laboral los operarios se ven expuestos al riesgo por la inhalación del polvo fino
que se origina en el desgaste gradual de los materiales abrasivos durante su uso, así como de
partículas procedentes del desbaste realizado sobre la pieza. Dicho riesgo puede ocasionar
patologías respiratorias asociadas a la inhalación de polvo particulado. Entre ellas destacan la
silicosis (abrasivos con alto contenido en sílice) y siderosis (óxidos de hierro). Otros compuestos
(cromo, níquel, cadmio), aunque menos frecuentes, resultan tóxicos, influyendo la
concentración presente en el ambiente y el porcentaje de estos metales en la composición de
la pieza.
Pintado:
La operación de pintado puede realizarse mediante el uso de pinturas convencionales con
disolventes (pinturas líquidas) o de pinturas en polvo. Las pinturas en polvo son 100% de
extracto seco, por lo que se consideran sólidos pulverulentos. La formación de la capa se efectúa
por fusión de las partículas sobre la superficie a recubrir. Estos recubrimientos deben someterse
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posteriormente a un curado a temperaturas altas (150-210º C) y habitualmente es necesario
precalentar las piezas.
Entre las distintas formas de aplicación de las pinturas líquidas, las que pueden generar una
mayor emisión de partículas finas son la pulverización neumática (la pintura se transfiere en
forma de finas gotas pulverizadas) y la electrostática (consiste en utilizar las fuerzas de un campo
electrostático elevado para favorecer la formación y la división de las partículas de pintura
dentro de la niebla de pulverización).
Las pinturas sólidas pueden aplicarse por lecho fluidificado (las piezas se precalientan y se introducen en un tanque en el cual las partículas se funden produciendo una capa alrededor del objeto), pulverización electrostática (el polvo se carga eléctricamente antes de ser dirigido hacia el objeto, una vez se deposita una capa pulverulenta, se somete a cocción para formar el revestimiento definitivo), o lecho fluidificado electrostático (las partículas se cargan electrostáticamente mediante conductores de alta tensión).
Generalmente, todas las operaciones de manipulación de pintura en polvo, como, por ejemplo, alimentación, evacuación, trasvase, son susceptibles de generar emisiones de partículas, pudiendo producir una exposición de los trabajadores a concentraciones elevadas de partículas. El riesgo de intoxicación se debe a la penetración de las partículas dentro del organismo, principalmente por vía respiratoria.
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